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突破性鈍化技術!讓銅鋅錫硫太陽能電池效率飆升至11.51%

近年來,太陽能發電在全球快速普及,無論是家庭使用者或企業都越來越依賴這項潔淨能源。為了開發更環保、無毒且容易取得的太陽能材料,各國能源工程師不斷尋找合適的光電材料。其中,具有天然礦物「錫黃銅礦」晶體結構的銅鋅錫硫(CZTS)材料特別受到矚目。

相較於目前主流的矽基太陽能板,銅鋅錫硫太陽能電池具有製造成本低、毒性較小、可撓性高等優勢。然而,這類電池的轉換效率始終無法突破瓶頸,關鍵在於材料中的原子級缺陷會捕捉電荷載子,導致非輻射復合現象,造成能量損失。

深圳大學與法國雷恩大學的研究團隊最近在《自然能源》期刊發表一項創新鈍化技術。他們發現,在富氧環境中對CdS/CZTS異質接面進行熱處理,能有效抑制硫空位缺陷。這個方法不需要新增任何額外物質,就讓太陽能電池的認證效率達到11.51%,創下新紀錄。

研究團隊解釋:「氧原子會填補硫空位,同時鎘離子擴散到CZTS吸收層,加上鈉-氧與錫-氧複合物的形成,共同降低了電荷復合率,並最佳化了能帶排列。」這項突破不僅為銅鋅錫硫太陽能電池帶來效率提升,更揭示了缺陷鈍化與效能改善的關鍵機制。

這項技術未來可望進一步最佳化,並應用於其他錫黃銅礦系太陽能電池,加速這類環保太陽能技術的商業化程序,為全球綠能發展注入新動能。

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